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推导了波纹内导体同轴慢波结构TM0n模的色散关系，并数值计算求解了“冷腔”情况下的色散方程，为器件工作点的选取提供了指导。设计了一种L波段波纹内导体同轴相对论返波振荡器，通过KARAT粒子模拟程序研究了器件内束－波作用的物理过程。结果表明，器件具有尺寸小、效率高、易加工的特点。在电子束能量650keV，电子束流10.5kA，导引磁场为0.8T时，器件在频率1.59GHz处获得较高的微波输出，饱和后输出微波的平均功率达2.0GW，平均效率约为28％。